Что такое фаза в электротехнике: определение понятия, нулевой провод и заземление, переменный электрический ток

Содержание

Что такое фаза и ноль в электрике — пояснение, поиск неисправностей

От магистральных линий трансформации электрической энергии посредством электропроводов в дома обывателей поступает электрический ток. В городах на многоэтажные дома приходит трехфазное питание, но в каждую квартиру заходит только одна фаза напряжения. Деление квартир по фазам происходит в каждом доме (распределение нагрузки), в других населенных пунктах такое деление происходит на подстанциях.

В многоэтажном доме есть входной щит (ВРУ), на который приходит трехфазная сеть плюс ноль плюс заземление. На каждую квартиру приходит ноль, фаза и заземление, это по новым стандартам, в домах старой постройки заземление и ноль совмещены.

Что такое фаза и ноль

Каждый раз, получив квартиру или приобретая ее на вторичном рынке недвижимости, жильцы начинают ремонтные работы. В этот период важно правильно провести электрические мероприятия, умея делать разные работы, не каждый обыватель понимает, что такое фаза и ноль. Каждый раз в дом электрика вызывать не будешь, если перегорела лампочка или пропало питание в розетке.

Важно каждому мастеру понять истину, что главное — не искать сразу причину поломки и устранять проблему, а соблюсти правила безопасной работы с электричеством, чтобы не попасть под воздействие электротока. Конструкции электрических приборов выполнены таким образом, чтобы защитить человека от попадания на действие тока. Фаза – это токопроводящий провод, по которому протекает электрический ток. Ноль в сети — это провод, который не имеет направленного движения электронов и соединен с нулем распределяющей электрическую энергию подстанцией. На фото ниже представлено распределение по квартире фазного и нулевого проводов:

Схема

Прежде чем что-то чинить в доме, что касается сети электропитания, надо почитать о безопасной работе с электричеством.

Бытовая электрическая проводка

Рассмотрим подробно, по какой схеме поступает ноль и фаза в квартиру или дом. В многоквартирный дом — от подстанции, которая принимает, преобразовывает высоковольтное напряжение в знакомые нам 380 вольт.

Обмотки трансформатора подстанции соединяются по схеме (Y), в общей точке соединения — нуле, другие концы являются фазами (А), (B), (C)

Собранные и подключенные концы в одной точке к нулю также подключаются на контур ТП, производится раздвоение соединения:

  • ноль — рабочий, обозначен синим;
  • защитный провод, или РЕ маркирован желто-зеленым цветом.

Все дома, которые строятся, собираются по этой схеме (TN-S), когда в многоквартирный дом приходит два нуля (рабочий и защитный) и три фазы. В домах, которые построены раньше, применяется схема (TN-C), это четыре провода, три фазы и рабочий ноль. В квартиру поступает одна из фаз и ноль.

Иными словами, нулем в жилом помещении называют проводник, имеющий соединение с контуром ТП, когда он и фаза тока могут создать нагрузку на обмотку трансформатора ТП. Провод РЕ является защитой от возможных аварий в доме и поражения человека электротоком. Поквартирная разводка должна соблюдать характеристики векторной диаграммы ТП, что характеризует правильно распределенную нагрузку, питание в каждом помещении 220 вольт.

Чем грозит обрыв фазного или нулевого провода

С течением времени в розетках, переходных коробках, выключателях можно наблюдать обрыв провода. Это может произойти вследствие некачественного соединения, когда нагрузка была больше допустимой. Когда пропадает ноль или фаза в квартире, электротехнические устройства и приборы прекращают работу.

Определение фазы на участке квартиры

Эта же ситуация будет ставить в известность потребителя, если произойдет обрыв провода на одном из участков питания до вводного или распределительного щита, тогда не только одна, но и все квартиры, питающиеся от оборванной фазы, останутся без электричества, но другие потребители, питающиеся от других фаз, будут его получать. Когда обрывается ноль, обесточиваются все квартиры в доме.

Определение фазы и нуля в помещении

Домашним инструментом для определения фазы служит отвертка-индикатор, которая в своем устройстве имеет:

  • токопроводящий наконечник по форме отвертки, который вставляют в одно из отверстий розетки для нахождения фазы;
  • резистор ограничения тока;
  • светодиод или неоновую лампочку, назначение которых — показать, что при их горении это и есть фаза;
  • с другой стороны пробника металлический контакт для пальца руки, которым создается цепь для протекания безопасного тока.
Определение фазы тока

Когда в проверяемом контакте есть свечение светодиода, то это и есть фаза. Значит, второй контакт — ноль. Можно также для определения использовать тестер или другой измерительный прибор напряжения, когда выполнено подключение защитного провода. В этом случае между фазой и рабочим нулем будет показываться 220 В, а между защитой и нулем стрелка не будет отклоняться.

Поиск неисправностей

Работоспособность схемы питания квартиры изображена простым определением. Наличие фазы или рабочего нуля — не совсем правильный подход, так как кроме этого надо соблюсти еще ряд мероприятий — учесть положение включающих устройств, наличие в розетках потребителей с нагревательными элементами, но выключенных кнопкой на приборе.

Нахождение электричества

По этой причине поиск обрыва сети надо проводить при пустых розетках и выключенных устройствах включения (выключателях), кроме тех случаев, когда обрыв может находиться на линии от выключателя до светильника. Типовая схема разводки электропитания в квартире — это когда на розетки приходит фаза и рабочий ноль, а на осветительный прибор через выключатель — фаза. Ноль на светильник обычно подается напрямую от распределительной коробки, что представлено на фото ниже:

Зануление в квартире

Зануление в квартире

Электричество в современной жизни — источник создания комфортной жизни для человека. Вокруг нас постоянно работают электрические помощники бытового предназначения, это может быть кухонный комбайн или моющий пылесос, телевизор или ПК, по этой причине понимать, как получают питание эти приборы и устройства просто необходимо.

Важным аспектом безопасной эксплуатации бытовой техники является наличие в квартире рабочего нуля (N) и защитного провода (РЕ). Ноль нужен для создания нагрузки с использованием фазы, а защитный провод — зануления. В качестве защиты может применяться провод, имеющий соединение с ТП по изолированной схеме или глухо заземленной нейтралью — эффективный заземленный ноль.

Значение защитного провода можно рассмотреть на таком примере, как работа нагревательного устройства (бойлера). Вариант, который можно часто встретить, — это когда вследствие нагрузки и длительной работы элемент нагревания ТЭН делает пробой, иными словами, корпус лопается, и нить спирали касается воды. В этом случае вода — токопроводящая жидкость — касается корпуса обогревателя, но когда произойдет включение бойлера от терморегулятора, автомат защиты сработает от КЗ между корпусом и фазой, так как он был занулен защитным проводом, и человек не попадет под воздействие электротока. Не существует выражения «нулевая фаза», это противоположные понятия.

Вывод

Важно, чтобы при работе по определению фазы или нуля всегда соблюдалась техника безопасной работы с электричеством, которая описывается в электротехнике. Допустимый инструмент для самостоятельного поиска фазы в электрике — мультиметр. Когда один щуп зажимаем в руке и выставляем на приборе замеры переменного напряжения, а вторым щупом ищем фазу, если касаемся фазного провода, прибор покажет напряжение. Можно пользоваться индикатором поиска фазы.

Похожие статьи:

Разница фазы и ноля в электрических цепях: как определить фазу

При проведении электромонтажных работ дома или в квартире самостоятельно жильцы часто интересуются, что такое фаза, зачем она нужна, и какими способами можно ее обнаружить. Ниже рассмотрены понятия фаза и ноль в электрике.

Электрический щиток

Принцип работы сети переменного тока

Чтобы понять, что такое фаза в электричестве, нужно представлять особенности переменного тока. От постоянного он отличается периодическими изменениями, как по значению, так и по направлению. Его характеристики – напряжение в данный момент времени и частота (отношение числа циклов к единице времени). Переменный ток находится в розетках и прямых подключениях к электрическому щиту.

Однофазный ток

Он направляется от распределительного щитка по двум проводам (фазному и нулевому), между которыми находится 220-вольтное напряжение. В электричестве фаза – это провод, по которому электроток направляется к розетке или прибору. Что такое в электричестве ноль? Это, в свою очередь, кабель, идущий от розетки, по которому ток направляется обратно. Иногда вопросом, что такое ноль, интересуются в контексте заземления. Физически это разные провода, хотя их потенциалы совпадают. Однофазный ток можно подвести к потребителю как двумя проводами (без заземления), так и тремя (с ним). Заземление производится для отвода утечки, защиты жильцов от удара током и приборов – от перегрузок.

Двухфазный ток

Это сочетание двух однофазных, смещенных относительно друг друга на 90 °. Конструктивно это выглядит как сочетание двух проводов-фаз (с указанным сдвигом) и двух нулевых.

Трехфазный ток

Здесь конструкция состоит уже из трех фаз тока, каждая из последующих смещена относительно предыдущей на 120 °. По жилым домам такой ток распределяют четырьмя проводами (три фазы и ноль) либо пятью (указанные плюс заземление). После прохождения через распределительный щит розетки в квартире им питают через одну фазу и ноль.

Структура электросети, основные элементы

Электросеть является связующим звеном между генераторами и реципиентами электрической энергии. Источниками энергии во внутренних сетях производственных и жилых помещений являются ВРУ (вводно-распределительные устройства). К ним посредством коммутаторов и предохранителей подключаются кабели, осуществляющие запитку электрического оборудования либо группы приемников через шинопроводы и ящики коммутации.

Структура электросети многоквартирного дома

Устройство бытовой электропроводки

Стандартная схема электрической проводки содержит следующие элементы:

  • многотарифный электросчетчик;
  • выключатель-автомат с номинальным значением тока 25 А;
  • механизм отключения, предохраняющий от короткого замыкания и перегрузок сети;
  • дифференциальный автоматический выключатель с порогом срабатывания 30 мА (ток утечки), он защищает розетки;
  • шкаф для монтажа с шинами (ноль и заземление) и дощечками для установки выключателей;
  • несколько автоматов для освещения с номинальным значением тока 10 А;
  • кабели с коробками распределения, направляющиеся к розеткам и приборам, освещающим помещения.

Часто владельцы квартир интересуются, фаза это плюс или минус, и в чем разница между нолем и землей. Поскольку электрическая фаза обладает переменным потенциалом, то показатель оного в проводе фазы становится то положительным, то отрицательным. Посему утверждать, что фаза это минус (либо плюс), будет некорректно – эти понятия лежат в разных плоскостях.

Теперь о том, чем нуль отличается от земли. Отличие в том, что через нулевой провод проходит ток и размыкается автоматами (к примеру, вводным). Для заземления в многоквартирном доме нужно подсоединиться к расположенной в стояке жиле, предназначенной специально для этого. Любое другое место, в том числе и щитковый корпус, применять для заземления строго запрещено – это грозит серьезными проблемами для здоровья жильцов.

Устройство бытовой электропроводки

Что происходит в нуле и фазе при обрыве провода

Если электропровод оборвался, соответствующая розетка или подсоединенный к ней прибор перестает функционировать. При этом не имеет значение, фазный или нулевой провод пострадал. Если разорвался кабель между щитами многоквартирного дома и одного из его подъездов, электричества лишатся все квартиры, подсоединенные к подъездному щиту. Если в трехфазном сочленении оборвался один из фазных проводов, ток,  который был в нем до этого, возникает в нулевом проводе, при этом в двух оставшихся фазах ничего не меняется.

Способ обнаружения отгорания нуля

Способы определения фазных и нулевых проводов

Зная, что в электротехнике фаза – это провод, по которому к прибору идет электричество, пользователь может заинтересоваться, можно ли найти фазу и нуль без использования приборов. Способ это сделать есть, хотя он не особенно надежен, так как не всегда прокладчики сетей соблюдают стандарты цветовой маркировки разных типов проводов. По стандартам, изоляция нулевого кабеля должна иметь голубой или синий цвет, заземления – быть окрашенной в желтую и зеленую полоску. Для фазного провода расцветка не регламентируется, она может быть разной, но только отличающейся от остальных кабелей.

Найти фазу можно по напряжению, которое измеряется мультиметром. В настройках указывают переменное напряжение более 220 В. Устанавливают контакт двух щупов с гнездами V и COM. Щупом, расположенным в V, касаются проводов – при прикосновении к нулю прибор ничего не покажет, а в фазе обнаружит напряжение в 7-15 В.

Также можно воспользоваться автоматом и индикаторной отверткой. С проводов счищают 1-2 см изоляции. Включают автомат и подносят отвертку рабочей стороной к проводу, держа при этом палец на металлическом отрезке рядом с рукоятью. При поднесении к фазе лампочка загорается.

Важно! При этом способе нельзя прикасаться пальцем к рабочей стороне отвертки. Провода перед процедурой надо развести подальше друг от друга, чтобы не случилось короткого замыкания.

Мультиметр позволяет провести детекцию фазного провода

Зануление в квартире

Это соединение зануляющего кабеля с нулевым проводником электросети и корпусом прибора. Предполагается, что процедура обеспечивает ускорение отключения устройства от сети при прикосновении к опасному месту, если напряжение выше некоторого порога. Но она сопряжена с дополнительной опасностью: при разрыве нуля все приборы, подключенные в этот момент к сети квартиры, будут на поверхности иметь фазу (а не ноль), что создает существенную угрозу для здоровья жильцов. Поэтому проведение таких монтажных работ жестко регламентируется.

Знать, что именно называется фазой в электросети, и как ее обнаружить, чрезвычайно важно при проведении электромонтажных работ. В противном случае высок риск нанести ущерб здоровью квартирантов или состоянию электроприборов.

Видео

Разница фазы и ноля в электрических цепях

Невозможно дать определение фазе, рассматривая ее как отдельный элемент. Физические процессы, протекающие в сети, тесно взаимосвязаны с другими составляющими: фаза, ноль, земля невозможны без совокупности всех элементов. Поэтому рассматривать надо назначение всех составляющих и процессы, происходящие в них, понимая, что такое фаза и ноль, нагрузка и заземление.

Фаза в однофазной сети жилого помещения

Структура электросети, основные элементы

Из школьного курса физики известно, что если вращать постоянный магнит вокруг обмотки на катушке в проводах, возникает ЭДС (электро-движущая сила), которая перемещает заряженные частицы по проводам. Этот пример хорошо объясняет, что такое фаза и ноль в электричестве.

Пример получения ЭДС и тока в рамке металлического проводника

На основе этого принципа в промышленных масштабах создаются генераторы электрической энергии: это может быть атомная, гидро,- или тепловая электростанция. Иногда для обеспечения временного электроснабжения в аварийных случаях используют дизельные, газовые или бензиновые генераторы на объектах, которые потребляют незначительные мощности. В истории были случаи, когда атомные подлодки и ледоколы снабжали электроэнергией целые населенные пункты.

Схема магистрали передачи и преобразования электроэнергии

С генераторов электростанций электроэнергия по токопроводящим жилам кабелей или ЛЭП (воздушные линии электропередачи) с большим напряжением 6-10 кВ передается на понижающие до 04 кВ трансформаторные подстанции. С низкой стороны трансформатора энергия подается на распределительные щиты промышленных объектов, жилых домов и квартир в многоэтажных домах. Можно сказать, что фаза в электротехнике является транспортной системой для передачи электроэнергии. По этим токопроводящим жилам кабеля или ЛЭП происходит перемещение заряженных частиц со скоростью света к нагрузке.

Именно в кабеле жилы разделяют как фаза, ноль, земля. Промышленные электростанции передают к потребителям энергию по четырехжильным или пятижильным кабелям.

Подключение обмоток генератора к трехфазной сети

С трех отдельных обмоток генератора токи снимаются и протекают по разным жилам к нагрузке. Эти жилы в электрике называют фазами. Четвертая жила – нейтральный провод, который в конечном итоге в распределительных щитах, трансформаторных подстанциях и генераторах подключается к шине заземления. Такие схемы называются цепи с заземленной нейтралью. Фаза в электричестве – это токопроводящая часть, по которой заряженные частицы передвигаются от генератора к нагрузке. Чтобы понять, что такое ноль, или зачем нейтральная жила, можно сравнить электрический ток с потоком воды.

Протекающий поток с верхней точки вращает колесо своей кинетической энергией, совершая определенную работу, потом стекает в реку или озеро, которая находится ниже по уровню. В случае с электричеством поток заряженных частиц с высоким по отношению к земле потенциалом стремится по фазному проводу к нагрузке. Как пример можно взять лампу накаливания. Совершается работа на разогрев спирали лампы. После прохождения нагрузки по нейтральному проводу ток уходит в землю, фактически нулевой провод нужен для отвода тока в землю после совершения им определенной работы.

Пятая жила заземления обеспечивает безопасность эксплуатации электроустановок. Она, как и жила нуля, подключается к шинам заземления, которые замыкаются на общий заземляющий контур. Каждый корпус оборудования на производстве или бытового прибора заземляется, при замыкании фазного провода на корпус срабатывают устройства защиты, сеть обесточивается. Таким образом, исключается вариант поражения человека электрическим током. Отличие заземления и нулевого провода в том, что нулевую жилу подключают к контактам нагрузки, а заземляющий провод – к корпусу оборудования.

Определение фазы в электрических сетях

При монтаже, обслуживании и ремонтных работах иногда возникают проблемы, как отличить фазу от нулевого и заземляющего провода. На разных участках сети делается соответствующая маркировка.

На электростанциях, трансформаторных подстанциях и распределительных устройствах токопроводящие шины, к которым подключаются кабельные жилы, маркируются цветом и буквенными обозначениями:

  1. Фазы обозначают А – желтым цветом;
  2. В – зеленым цветом;
  3. С – красным цветом.

Маркировка фаз по цвету

При такой маркировке фаза в электричестве легче определяется, нейтральная шина обозначается буквой «N» и красится в синий/голубой цвет. На шину заземления ставят соответствующий знак и желто-зеленый полосатый окрас.

Трансформаторная подстанция с маркированными шинами

По требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок) кабельные токопроводящие жилы тоже имеют маркировку по цвету изоляционного слоя. Синяя жила подключается к нейтральной шине, желто-зеленая – на контур заземления, красная, черная, белая и другие цвета могут использоваться в качестве фаз. Такую же маркировку используют при прокладке проводов с меньшим сечением в РЩ для розеточных и осветительных групп.

Маркировка проводов

К сожалению, данные требования не всегда выполняются при проведении монтажных работ, особенно на участках от РУ до приборов освещения, розеток и отдельных бытовых приборов.

Схема подключения многоквартирного дома к трехфазной сети

В условиях скрытой проводки визуально по концам на выходе кабеля у розетки невозможно определить назначение проводника, когда все или несколько жил имеют одинаковый цвет изоляции.

В этих случаях используются индикаторные и измерительные приборы, наиболее востребованными из них считаются индикаторная отвертка и мультиметр. Для определения фазного провода среди выходящих концов из подрозетника достаточно использовать индикаторную отвертку. Нужно прикоснуться пером отвертки к оголенному концу, а большим пальцем – к контакту на верхней части ручки отвертки. При наличии напряжения на проводе индикаторная лампочка в прозрачной рукоятке засветится.

Определение фазы индикаторной отверткой

Это классический вариант, когда отверткой определяется фаза тока в проводе. Производители делают много современных конструкций, где достаточно прикоснуться пером отвертки к изолированному проводу на любом участке, и световая и звуковая индикация укажет наличие напряжения. Но почему-то потребители предпочитают классические старые модели, они отличаются высокой надежностью, не требуют питания и замены батареек. Виды и конструкции индикаторных отверток – эта тема, которая требует более детального рассмотрения в отдельной статье. Между нейтральным и заземляющим проводом разница потенциалов равна нулю, напряжения нет, соответственно, индикатор не светится. Такой метод годится, когда надо выделить фазы среди проводов, выходящих из подрозетника или распределительной коробки, особенно, когда сеть однофазная для обычной розетки разность потенциалов между фазой и заземлением 220В.

В распределительных коробках на промышленных объектах, когда используется оборудование с трехфазным питанием на 380В, проводов может быть много и различного назначения. Жгуты с проводами различных цветов разводятся для питания электромоторов, управления магнитными пускателями и другими элементами оборудования на производстве. Чтобы среди множества проводов выделить разные фазы, недостаточно индикаторной отвертки, для этой цели потребуется мультиметр. В этом случае он используется в режиме измерений переменного напряжения на пределе 750V.

В трехфазной сети между разными фазами напряжение составляет 380В, между фазами и нулевым или заземляющим проводом – 220В. Прикладывая щупы к оголенным концам, отделяются провода, между которыми 380В, это отдельные фазы сети. Третья фаза вычисляется аналогично: если между уже выделенными концами и искомым проводом 380В, значит это она.

Напряжение между фазами и нейтральным проводом в сети частного дома

К сведению. Если в процессе измерения между двумя проводами, показывающими наличие фазы, напряжение 0В, эти концы исходят от одной фазы.

В результате изложенной информации можно сделать вывод, что такое фаза в однофазной сети. Это участок провода, идущий от РЩ до выключателя нагрузки, при исправной сети он находится постоянно под напряжением относительно нейтрального и заземляющего провода, после нагрузки идет нулевой провод. В трехфазной сети обмотки электродвигателей, нагревательные ТЭНы и другие приборы включаются между фазами. Провода до выключателя нагрузки постоянно находятся под напряжением, нулевой провод в схеме соединения обмоток звездой подключен в точке соединения трех обмоток на генераторе и после нагрузки. Для выключения и включения используются многополюсные автоматические выключатели или магнитные пускатели, которые разрывают цепь одновременно по трем фазам.

Видео

Оцените статью:

ТОЭ Лекции — №36 Трехфазная система

Многофазной системой называется совокупность, состоящая из ”n” отдельных одинаковых электрических цепей или электрических схем, режимные параметры в которых (е, u, i) сдвинуты во времени на равные отрезки Δt=T/n или по фазе Δωt=2π/n=360°/n.

Отдельные части системы называются фазами. Термин ”фаза” в электротехнике имеет два смысловых значения: первое — как момент времени для синусоидальной функции тока или напряжения, второе — как часть многофазной системы. В технике нашли применение 2-х, 3-х, 6-и и более фазные системы. В электроэнергетике наибольшее распространение получила трехфазная система, обладающая рядом преимуществ перед системами с другим числом фаз.

Трехфазная система состоит из трех электрических цепей или электрических схем (фаз), параметры режима (u,i) в которых сдвинуты во времени на Δωt=2π/3=360°/3=120°. Отдельные фазы трехфазной системы согласно ГОСТ обозначаются (именуются) заглавными латинскими буквами А, В, С (основное обозначение), или цифрами 1, 2, 3 (допустимое обозначение), или заглавными латинскими буквами R, S, T (международное обозначение).

Не имеет значения, какую из трех фаз именовать какой буквой А, В или С, существенным является их порядок следования друг за другом во времени. Прямым порядком следования фаз называется А→В→С→А, при котором параметры режима (u, i) в фазе В отстают от аналогичных параметров в фазе А на 120°, а в фазе С — опережают на 120°. При обратном порядке следования фаз А→С→В→А параметры режима в фазе С отстают от аналогичных пара¬метров в фазе А на 120°, а в фазе В — опережают на 120°.

Если отдельные фазы системы работают изолировано и независимо друг от друга, то система называется несвязанной. Рассмотрим работу простейшей несвязанной трехфазной системы (рис. 36.1). Мгновенные значения фазных ЭДС генератора сдвинуты во времени на 120° в порядке следования фаз A→B→C→A:

eA=Emsinωt ↔ EA=Eej0°

eB=Emsin(ωt-120°) ↔ EB=Ee-j120°

eC=Emsin(ωt-240°)=Emsin(ωt+120°) ↔ EC=Eej120°

Графические диаграммы этих функций показаны на рис. 36.2, а векторные — на рис. 36.3.

Основное свойство любых переменных функций (е, u, i) в симметричной трехфазной системе состоит в том, что сумма их мгновенных значений в любой момент времени равна нулю, например, еА + еВ + еС = 0. Найдем эту сумму для разных моментов времени:

Если нагрузка отдельных фаз равна между собой, т.е. ZA=ZB=ZC=Zejφ, то фазные токи будут равны по модулю и сдвинуты по фазе относительно своих ЭДС (напряжений ) на один и тот же угол φ, а между собой, как и ЭДС, будут сдвинуты по фазе на 120°. Следовательно, фазные токи iА, iВ, iС образуют симметричную трехфазную систему и для них будут справед-ливы полученные ранее выводы: iА + iВ + iС = 0; IА + IВ + IС = 0.

Преобразуем несвязанную трехфазную систему в связанную путем объединения трех обратных приводов в один общий привод. Согласно 1-ому закону Кирхгофа в общем проводе должен протекать суммарный ток iN = iА + iВ + iC = 0. Это означает, что потребность в обратном проводе вообще отпадает, благодаря чему достигается значительная экономия проводов при передаче энергии от трехфазного генератора к приемнику.

Достоинства (преимущества) трехфазной системы:

1) Передача энергии от генератора к потребителям трехфазным током наиболее выгодна экономически, чем при любом другом числе фаз. Например, по сравнению с двухпроводной системой достигается экономия проводов в два раза (3 провода вместо 6), соответственно уменьшаются потери энергии в проводах линии.

2) Трехфазная система позволяет технически просто получить круговое вращающееся поле, которое лежит в основе работы всех трехфазных машин (генераторов и двигателей).

3) Элементы трехфазной системы (генераторы, трансформаторы, двигатели) просты по конструкции, надежны в работе, имеют хорошие массогабаритные показатели, сравнительно дешевы, долговечны.

4) На выходе трехфазных генераторов имеется два уровня выходного напряжения – линейное и фазное, отличающиеся в √3 раз (Uл /Uф = √3), что позволяет подключать к такому генератору приемники с различными номинальными напряжениями.

Благодаря своим достоинствам трехфазная система применяется в электроэнергетике для производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.

Трехфазная система и ее основные звенья – генератор, трансформатор, линия элек¬тропередачи, двигатель – были разработаны в 1889 году инженером Доливо-Добровольским (фирма Сименс и Шукерт). Создание этой системы явилось важным событием в истории развития теоретической и прикладной электротехники.

Разность фаз напряжения и тока

Условимся под разностью фаз φ напряжения и тока всегда понимать разность начальных фаз напряжения и тока (а не наоборот):



Поэтому на векторной диаграмме угол φ отсчитывается в направлении от вектора I к вектору U (рис. 3.10). Именно при таком определении разности фаз угол φ равен аргументу комплексного сопротивления. Угол φ положителен при отстающем токе () и отрицателен при опережающем токе ().
Разность фаз между напряжением и током зависит от соотношения индуктивного и емкостного сопротивлений. При имеем и ток отстает по фазе от напряжения, . При имеем , ток совпадает по фазе с напряжением, rLC-цепь в целом проявляет себя как активное сопротивление. Это случай так называемого резонанса в последовательном контуре. Наконец, при имеем , ток опережает по фазе напряжение.

Векторные диаграммы для трех возможных соотношений даны на рис. 3.11. При построении этих диаграмм начальная фаза тока ; принята равной нулю. Поэтому равны друг другу.
Рассматривая при заданной частоте цепь по рис. 3.8 в целом как пассивный двухполюсник, можно ее представить одной из трех эквивалентных схем: при как последовательное соединение сопротивления и индуктивности (), при как сопротивление r и при как последовательное соединение сопротивления и емкости (). При заданных L и С соотношение между зависит от частоты, а потому от частоты зависит и вид эквивалентной схемы.
Выше, в разделе, было принято, что задан ток, а определялись напряжения на элементах и на входных выводах цепи. Однако часто бывает задано напряжение на выводах, а ищется ток. Решение такой задачи не представляет труда. Записав по заданным величинам комплексное напряжение U и комплексное сопротивление Z, определим комплексный ток

и тем самым действующий ток и начальную фазу тока.
Часто равной нулю принимается начальная фаза заданного напряжения: . В этом случае, как следует из раздела, начальная фаза тока ; равна и противоположна по знаку разности фаз φ, т. е .
Установленные выше соотношения между амплитудами и действующими токами и напряжениями, а также выражение для сдвига фаз ф позволяют вычислить ток и не прибегая к записи закона Ома в комплексной форме. Подробно этот путь решения показан в примере 3.4.

Почему в электрике есть фаза и ноль


Чтобы понять основы электрики, не обязательно углубляться в технические подробности электрической цепи. Достаточно знать, способы передачи электрического тока, которые бывают однофазными или трехфазными. Трехфазная сеть – это, когда электричество поступает по трем проводам, а еще по одному должно вернуться обратно, к источнику тока, которым может быть трансформатор, электрический счетчик. Однофазная сеть – это, когда электричество поступает по одному проводу, а по другому возвращается обратно к источнику питания. Такая система называется электрическая цепь, а ее основы проходят на уроках физики.

Вспомните – электрическая цепь состоит из источника, потребителей, соединительных проводов и других элементов. В любом источнике тока «работают» положительно и отрицательно заряженные частицы. Они накапливаются на разных полюсах источника, один из которых становится положительным, а другой отрицательным. Если полюса источника соединить, возникает электрический ток. Под действием электростатической силы частицы приобретают движение только в одном направлении.

Для начала рассмотрите пример однофазной сети: квартира, в которой электричество к чайнику, микроволновке, стиральной машине поступает по одному проводу, а назад к источнику тока — по другому проводу. Если такую цепь разомкнуть, то, электричества не будет. Провод, подающий ток, называется фазовым или фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулевым или нулем.

Если сеть трехфазная, электричество будет поступать по трем проводам, а возвращаться так же по одному. Трехфазные сети чаще бывают в домах загородного типа. Если в такой сети разомкнуть один провод, то, на других фазах ток останется.

То есть, фаза в электрике – это провод, который подает ток от источника питания, а ноль – это провод, который отводит ток обратно, к источнику питания. Если току не обеспечить постоянную цепь – случились аварии на линии, произошел обрыв проводов, то, приборы могут просто перестать работать или сгорят от перенапряжения в электрической сети. В электрике это явление называется «перекос фаз». Если оборвался ноль, напряжение может измениться как в наибольшую, так и в наименьшую сторону.

Земля в электротехнике — ElectrikTop.ru

Землей называют точку цепи, электрический потенциал которой считается равным нулю. Такую точку можно выбирать условно. Землей ее называют традиционно, поскольку один из проводников электрических генераторов соединяли с землей при помощи зарытого в землю проводника. Электрикам-профессионалам и тем, кто имеет дело с электричеством необходимо знать, что такое фаза и что такое ноль.

Ток в цепи

Электрический ток может протекать только в замкнутом контуре. Электрическая цепь состоит из источника Э. Д. С. – электродвижущей силы и замыкающего этот источник сопротивления нагрузки, которое может быть очень разветвленным. Если говорить о бытовой электросети, то здесь источником ЭДС является вторичная обмотка трансформатора ближайшей подстанции, или еще проще, таким источником является ввод в здание.

Один из проводов источника заземлен, этот провод (или шина) называется нейтралью, N, в современной электротехнике. Потенциал этой шины относительно земли равняется нулю, поэтому этот провод называют землей.

Другие три провода называют фазами. Эти провода находится под переменным потенциалом, который меняется от 311 до -311 Вольт относительно земли в сети 220 В 50 Гц (50 раз в секунду). 220 Вольт – это, так называемое, действующее напряжение. Для тока и напряжения синусоидальной формы это среднеквадратичное значение. Это напряжение называют фазным.

Напряжение между двумя фазами называют линейным и оно выше: 380-400 В. Таким образом, размах напряжения в трехфазной сети может достигать величины 760-800 В. Поэтому электроинструмент должен уверенно выдерживать испытательное напряжение не менее 1 кВ = 1000 Вольт.

При замыкании фазы на ноль через какое-либо сопротивление в цепи течет ток. Еще больший ток через то же сопротивление потечет, если оно будет подключено между двумя фазами. В трехфазной цепи у конечных потребителей обычно действующее напряжение между фазами 380 В, а фаза и ноль образуют пару, напряжение на которой всегда равно напряжению между фазами, деленному на квадратный корень из числа 3. Это один из результатов теоретической электротехники. Отсюда и получается известная всем величина 220.

История заземления

В самых старых системах бытового электроснабжения переменного тока, которых теперь уже не найдешь, у конечного потребителя заземления не было (система TT, заземлялась только нейтраль на подстанции, если вторичная обмотка трансформатора соединялось звездой).

Это была однофазная сеть, распределяющаяся ток от понижающей обмотки трансформатора подстанции. Здесь вопрос о том, что такое фаза или нулевой провод даже не возникал – оба провода по отношению к земле были равноправными. Человек мог стоять на земле и держаться за любой из проводов по отдельности. При этом он ничего не чувствовал.

Наиболее старые трансформаторы, питающие однофазную сеть, имели схему, показанную на следующем рисунке. Первичные обмотки соединялись треугольником, нейтрали не было, и заземлялся только корпус трансформатора на месте установки. Теперь таких уже давно нет или они применяются где-то для полевых условий в сельском хозяйстве.

Поражение током происходило, если человек дотрагивался до двух проводов одновременно или, если один из проводов был кем-либо заземлен, а человек дотрагивался до другого. Старые электроплитки делались с открытой спиралью, люди готовили в металлической посуде и касались токоведущих частей. Старые телевизоры, например, изготавливались с автотрансформатором ради простоты конструкции и человек, дотрагиваясь до металлического шасси такого аппарата, фактически находился под напряжением сети.

Проблема возникла, когда жилой сектор стал снабжаться промышленным способом подключения (как на первом рисунке). Это произошло потому, что мощность, потребляемая частным сектором, значительно выросла, а в городах он фактически был перемешан с промышленностью (дома-хрущевки).

Тогда человек, стоящий на влажном полу, или держащийся за батарею, получал сильное поражение током с вероятностью 50%, в зависимости от того, как он включил вилку электроприбора в розетку. Если фаза тока попадала на шасси такого старого телевизора или радиоприемника, то прикосновение к нему было опасно для жизни.

Промышленность в области ширпотреба быстро перешла на производство нагревательных приборов с закрытым и изолированным нагревательным элементом (ТЭНы), а бытовые радио и телевизионные приборы стали производить исключительно с трансформаторами, где первичная обмотка была полностью изолирована от остальной части прибора, что сделало их безопасными для людей.

Но почему появилось заземление в промышленности? Нам надо рассмотреть и этот вопрос. В принципе, ни для работы потребителей, ни для транспортировки электроэнергии ничего заземлять не требуется.

Трехфазная система переменного тока была принята только потому, что это упрощало конструкцию электродвигателей, так необходимых станкам и машинам в промышленности. По трехфазной схеме в треугольник можно соединять и нагревательные приборы, пример тому – тэны, рассчитанные на 380 В.

Трехфазные системы могут соединяться звездой (первый рисунок). Такое соединение стало очень распространенным, так как оно позволяет без больших проблем питать трехфазные потребители напряжением 380 В, и в то же время, без лишних расходов устроить однофазные сети 220 В. Это хороший способ сэкономить на трансформаторах.

Так появился проводник, который назвали нейтралью (N). Его также называют – нулевой провод. При равном токе по всем фазам ток в нулевом проводе равен нулю. Энергетики стараются распределить нагрузку равномерно. Но это не всегда получается. Вот простой пример. Пусть на заводе был запитан офисный корпус. Для этого была выделена одна фаза.

Затем к этой же фазе подключили жилой дом недалеко. Остальные две фазы оказываются неуравновешены и в нейтрали появляется значительный ток. Это приводит ко всякого рода неопределенностям при измерениях. К тому же, как бы ровно не распределили нагрузку, на корпусах электрооборудования появляются опасные напряжения, если нейтраль оборвана.

Начало TN

В 1913 году немецкий концерн AEG предложил систему с заземленной нейтралью, позже названную TN-C. Здесь электрики стали использовать понятия фаза и ноль. Позже, в 1930-х годах появилась система TN-S, в которой заземление и нейтраль были разделены. Это дополнительно увеличивало безопасность, так как теперь, если нулевой провод оборван с очень высокой вероятностью оставался целым другой проводник. Но такая система оказывалась неоправданно дорогой.

Поэтому, со временем было предложено еще одно решение: нулевой провод от подстанции (PEN – защитная земля и нейтраль) расщеплялся на две части перед вводом в здание. Одна часть шла как нейтраль N, а другая получила название защитной земли PE. Если происходил обрыв нейтрали то фаза переменного тока, в случае попадания на корпус электрооборудования, пропускала свой ток в землю. Такая система получила название TN-C-S (заземленная нейтраль комбинированная, с разделением на месте).

Система TN-C-S имеет всего один недостаток – местное заземление должно быть повышенной надежности так как при обрыве нейтрали фазное напряжение, попавшее на корпус, будет заземлено только по цепи PE. Поэтому, при сооружении этой цепи принимают все меры по ее механической прочности и снижению электрического сопротивления.

Для этого используют металлические части зданий, трубопроводы и т.д. Однако все эти части соединяются всего в одной точке при помощи шин. Существует точка (шина) где ноль и земля соединяются, она называется шина уравнивания потенциалов. С ней соединяется и шина контура заземления.

В настоящее время TN-C-S является основной в городах и на предприятиях. В сельской местности еще много систем TT. Это связано с тем, что в сельской местности еще много деревянных домов и TT, при всех прочих недостатках имеет положительную сторону: она безопаснее в отношении грозы.

Простое объяснение мощности и фазы

Существует два разных способа рассмотрения фаз. Во-первых, это когда напряжения не совпадают по фазе друг с другом, например, при трехфазном питании, а во-вторых, когда напряжение не совпадает по фазе с током.

Если у вас есть два разных электрических генератора, даже если они работают на одной частоте, например, 60 Гц, если вы соедините их вместе, вам нужно убедиться, что они находятся в фазе. Проще говоря, это просто означает, что напряжения должны расти и падать вместе.Если они не синхронизированы, они будут сражаться друг против друга.

Иногда, если вы все делаете правильно, вы хотите, чтобы ваши напряжения не синхронизировались. В промышленных условиях, особенно с двигателями, вы можете получить так называемую «трехфазную» мощность. Здесь у вас есть три провода с напряжением, отстоящим друг от друга на 120 градусов. Пик второй синусоиды возникает на 120 градусов позже первой, а вершина третьей синусоиды возникает еще на 120 градусов позже. Четвертый провод обычно обеспечивает ссылку на землю, что делает его более эффективным, чем типичный однофазный или «монофазный» источник питания, где у вас есть только один провод с переменным напряжением и провод заземления.

Помимо эффективности, трехфазное питание лучше, чем однофазное, поскольку обеспечивается постоянная выходная мощность. Только с одной фазой у вас может быть хорошая средняя мощность, но она постоянно меняется, и у вас есть моменты, много раз в секунду, когда выходная мощность равна нулю. Если у вас есть трехфазное питание для двигателей, двигатели могут быть меньше и более эффективными, и их крутящий момент не пульсирует из-за постоянной потребляемой мощности. Эти три фазы также позволяют двигателям не требовать отдельных пусковых цепей и придают им больший крутящий момент при запуске.Наконец, получить однофазное питание из трехфазного предельно просто — два других ввода просто не подключаешь.

Другой тип фазы, о котором вам нужно подумать, это если напряжение и ток совпадают по фазе. При чисто резистивной нагрузке при увеличении напряжения одновременно увеличивается ток. Но по причинам, которые мы объясним в следующем видео, индуктивная или емкостная нагрузка может привести к тому, что ваш ток *опередит* или *отстанет* от напряжения. Таким образом, если у вас есть индуктивная нагрузка, такая как двигатель в вашем блендере или пылесосе, или даже емкостная нагрузка, которая менее распространена в жилых условиях, ток и напряжение не будут синхронизированы.

Если вы помните, мощность равна напряжению, умноженному на ток, поэтому каждый раз, когда напряжение или ток равны 0, выходная мощность отсутствует. Вы можете визуально увидеть, что чем больше рассинхронизация напряжения и тока, тем меньше энергии вы на самом деле получаете. По иронии или досаде, для создания этой силы по-прежнему требуется столько же труда, даже если вы не можете использовать ее всю. Когда это не совпадает по фазе, это называется реактивной мощностью и измеряется в реактивных вольт-амперах или варах. Инженеры любят использовать воображаемые числа и фазовые углы, чтобы описать это, и хотя это может показаться пугающим, это всего лишь математические способы описания этой разницы в фазе.На самом деле это не так уж и плохо, если вы понимаете принцип происходящего.

Электроэнергия в 3-фазных и 1-фазных системах ~ Изучение электротехники

Мощность в электрической цепи или системе определяется:

Где:

I = ток в амперах

V = напряжение в вольтах

Единицей мощности является ватт (Вт). Мощность также может быть выражена в вольт-амперах (ВА), обычно в системах переменного тока.

В системе постоянного тока ток и напряжение не изменяются во времени.Следовательно, произведение напряжения и тока дает нам мощность в ваттах. В системах переменного тока объекты напряжения и тока постоянно изменяются синусоидально, как показано ниже:
Напряжение и ток переменного тока

Следовательно, в системе переменного тока произведение тока и напряжения дает мощность не в ваттах, а в ВА (вольт-амперах). Мощность в ваттах для однофазной системы переменного тока определяется как:

Где:

P = мощность в ваттах

Iфаза = фазный ток

Vфаза = фазное напряжение

Cosф = коэффициент мощности

В трехфазной электрической системе:

Мощность = 3 x мощность в одной фазе:


Соединение треугольником (сетчатое) и звездой в 3-фазной сети A.C Системы

Энергия переменного тока (AC) часто подается и потребляется в трехфазных системах, которые обычно соединяются треугольником (сеткой) или звездой:

Рис. 1. Соединения по схеме «звезда» и «треугольник» в трехфазных цепях переменного тока

Соединение на рисунке 1a выше известно как соединение треугольником, потому что схема очень похожа на греческую букву Δ, называемую треугольником. Другой тип соединения на рисунке 1b известен как соединение звездой или звездой.Звезда отличается от соединения треугольником тем, что в нем последовательно соединены две фазы. Общая точка «О» трех обмоток называется нейтралью, потому что между этой точкой и любой из трех фаз существуют одинаковые напряжения. Эта точка обычно заземлена. Как правило, трансформаторы, двигатели и генераторы могут быть соединены по схеме «звезда» или «треугольник».

Соотношение напряжения и тока в системах, соединенных треугольником и звездой

(a) Система подключения Delta

В системе, подключенной к треугольнику (см. рис. 1а выше):

.

Фазное напряжение = линейное напряжение:

Линейный ток = 1.732 раза Фазный ток, т.е.

(b) Система соединения звездой или звездой 

В системе, соединенной звездой (см. рис. 1b выше):

.

Линейный ток = фазный ток

Линейное напряжение = 1,732 фазного напряжения

Мы видели, что мощность в трехфазной системе определяется выражением:

.

Подстановка значений фазного тока и фазного напряжения для системы, соединенной треугольником и звездой, в приведенную выше формулу дает мощность в ваттах в 3-фазной сети A.Цепь C, соединенная треугольником или звездой, как:

Таким образом, зная линейное напряжение и линейный ток в любой трехфазной цепи переменного тока, а также коэффициент мощности , можно легко рассчитать мощность, подаваемую в систему.

Основы электротехники. Конспект лекций по трехфазным цепям

Трехфазные цепи переменного тока

Цепи или системы, в которых источники переменного тока работают на одной частоте, но с разными фазами, известны как многофазные. На рис. 1 показана трехфазная четырехпроводная система.В отличие от однофазной системы, трехфазная система создается генератором (альтернатором), сечение которого показано на рис. 2(а).

Основы электротехники. Конспект лекций по трехфазным цепям

Генератор переменного тока в основном состоит из вращающегося магнита (называемого ротором), окруженного неподвижной обмоткой (называемой статором). Три отдельные обмотки или катушки с выводами a-a’, b-b’ и c-c’ электрически расположены вокруг статора на расстоянии 120° друг от друга.

Рисунок 1 – Трехфазная 4-проводная схема

Поскольку катушки расположены под углом 120° друг к другу, индуцированные напряжения в катушках равны по величине, но не совпадают по фазе на 120°, как показано на рисунке 2 (b).

Поскольку каждая катушка сама по себе может рассматриваться как однофазный генератор , трехфазный генератор может питать как однофазные, так и трехфазные нагрузки.

Типичная трехфазная система состоит из трех источников напряжения, подключенных к нагрузкам тремя или четырьмя проводами (или линиями передачи) с использованием как повышающих, так и понижающих трансформаторов.

Рисунок 2 – Генерация трехфазных напряжений

Сбалансированные трехфазные цепи

Следует отметить, что сбалансированная нагрузка, соединенная треугольником, встречается чаще, чем сбалансированная нагрузка, соединенная звездой. Это связано с легкостью, с которой нагрузки могут быть добавлены или удалены из каждой фазы нагрузки, соединенной треугольником.

Это очень сложно с Y-образной нагрузкой , потому что нейтраль может быть недоступна . С другой стороны, источники, соединенные треугольником, на практике не распространены из-за циркулирующего тока, который приведет к образованию треугольника, если трехфазные напряжения немного неуравновешены.


Сбалансированные трехфазные цепи Y-Y

Любая сбалансированная трехфазная система может быть сведена к эквивалентной системе Y-Y. Поэтому анализ этой системы следует рассматривать как ключ к решению всех уравновешенных трехфазных систем.

Основы электротехники – Конспект лекций по трехфазным цепям

Что такое фаза и разность фаз? — Определение и значение

Фаза

Определение: Фаза переменной величины определяется как составная часть цикла, через которую величина движется вперед от выбранного начала.Когда две величины имеют одинаковую частоту, а их максимум и минимум достигают одной и той же точки, говорят, что эти величины находятся в одной и той же фазе.

Рассмотрим два переменных тока I м1 и I м2 , показанные на рисунке ниже. Обе величины достигают своего максимального и минимального пиковых значений одновременно. И нулевое значение обеих величин устанавливается в один и тот же момент.

Разность фаз

Определение: Разность фаз между двумя электрическими величинами определяется как угловая разность фаз между максимально возможным значением двух переменных величин, имеющих одинаковую частоту.

Другими словами, две переменные величины имеют разность фаз, когда они имеют одинаковую частоту, но достигают своего нулевого значения в разные моменты времени. Угол между нулевыми точками двух переменных величин называется углом разности фаз.

Рассмотрим два переменных тока с величинами I м1 и I м2 , которые показаны векторно. Оба вектора вращаются с одинаковой угловой скоростью ω радиан в секунду. Два тока принимают нулевое значение в разные моменты времени.Поэтому говорят, что они имеют разность фаз, равную углу φ.

Величина, которая достигает своего максимального положительного значения раньше другой, называется ведущей величиной, тогда как величина, которая достигает своего максимального положительного значения после другой, называется отстающей величиной. Ток I м1 опережает ток на I м2 или, другими словами, ток I м2 является отстающим током на I м1 .

Цикл: Когда переменная величина проходит через полный набор значений +ve или -ve или проходит через 360° электрических градусов, тогда говорят, что цикл полностью завершен.

Сравнение однофазной и трехфазной мощности

Как новый студент-электрик или обычный человек, этот вопрос приходит на ум, почему мы предпочитаем 3-фазную систему питания . В последние годы трехфазная электропроводка стала обычным явлением и в основном используется во всем мире для производства электроэнергии, передачи электроэнергии, распределения и трехфазных двигателей или двигателей.

Однофазное электроснабжение представляет собой распределение электроэнергии переменного тока, при котором все напряжения источника питания изменяются синхронно.Однофазное распределение используется, когда нагрузки в основном связаны с освещением и отоплением, с небольшим количеством больших электродвигателей.

Однофазный источник питания имеет две горячие ветви или проводники, которые имеют синусоидальную волну, разнесенную на 180 градусов. Однофазный приходит в дом двумя проводами: активным и нейтральным. Нейтральный провод подключается к земле (водопровод, заземляющий столб и т. д.) на распределительном щите.

Трехфазная система электропитания состоит из четырех проводов, т. е. трех «активных» фаз, A, B, C и одной «земли» или «нейтрали».

Цветовой код для всех проводов: красный для фазы A, черный для фазы B, синий для фазы C и нейтральный белый или серый.

В 3-х фазной системе электроснабжения три синусоидальных напряжения одинаковой амплитуды и частоты сдвинуты по фазе друг к другу на 120°. Называются «сбалансированными». Фазы обозначены буквами A, B и C и расположены в следующей последовательности: A, B, C (положительные) или A, C, B (отрицательные).

Трехфазный генератор имеет три индукционные катушки, расположенные на статоре под углом 120° друг к другу. Три катушки имеют одинаковое количество витков, напряжение, индуцированное на каждой катушке, будет иметь одинаковое пиковое значение, форму и частоту.

Почему предпочтение отдается трехфазному питанию?

Везде, где это возможно, всегда предпочтительнее использовать трехфазную нагрузку вместо однофазной. Это дает следующие преимущества.

  • Нагрузка всегда сбалансирована между фазами.
  • Провода двигателя / трансформатора, а также другое оборудование более эффективны.
  • Нагрузка на линии электропередачи и генераторные системы сбалансирована. Это обеспечивает полное и правильное использование линий и оборудования.
  • Ток в кабелях меньше.
  • Потери в кабеле снижаются.
  • Токовая нагрузка распределительного устройства ниже.

На технических языках инженера Трехфазная система питания имеет следующие преимущества по сравнению с однофазной системой:

Отношение мощности к весу трехфазного генератора выше, чем у однофазного генератора. Это означает, что для выработки одинакового количества электроэнергии размер трехфазного генератора меньше по сравнению с генератором переменного тока с одним диаметром. Следовательно, общая стоимость генератора переменного тока снижается для производства того же количества энергии.

Кроме того, благодаря уменьшению веса транспортировка и установка генератора становятся удобными. Кроме того, генератор легко разместить в малогабаритных электростанциях.

Количество проводящего материала, необходимого для передачи заданного количества энергии, минимально в трехфазной системе.

Мгновенная мощность в трехфазной системе никогда не падает до нуля, что обеспечивает более плавную и лучшую работу нагрузки.

Более тонкие проводники могут использоваться для передачи того же кВА при том же напряжении, что снижает количество требуемой меди (обычно примерно на 25 %).Также более легкие линии легче монтировать, а несущие конструкции могут быть менее массивными и располагаться дальше друг от друга.

Использование трехфазного питания для двигателей

Трехфазное оборудование и двигатели имеют предпочтительные рабочие и пусковые характеристики по сравнению с однофазными системами из-за более равномерного потока мощности на преобразователь, чем при однофазном питании. Как правило, большинство более крупных двигателей являются трехфазными, поскольку они в основном самозапускающиеся и не требуют специальной конструкции или дополнительных пусковых цепей.

3-фазный источник питания требуется для трехфазных асинхронных двигателей , которые широко используются в промышленности из-за их прочности, более длительного срока службы, более высокого крутящего момента, низких первоначальных затрат и затрат на техническое обслуживание.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Что такое фаза? — Определение из WhatIs.com

К

В электронной сигнализации фаза — это определение положения точки во времени (момент) в цикле сигнала.Полный цикл определяется как 360 градусов фазы, как показано на Рисунке A ниже. Фаза также может быть выражением относительного смещения между волнами, имеющими одинаковую частоту.

Разность фаз , также называемая фазовым углом , в градусах обычно определяется как число больше -180 и меньше или равно +180. Опережающая фаза относится к волне, которая возникает «впереди» другой волны той же частоты. Запаздывающая фаза относится к волне, которая появляется «позади» другой волны той же частоты.Когда два сигнала отличаются по фазе на -90 или +90 градусов, говорят, что они находятся в квадратуре фазы . Когда две волны различаются по фазе на 180 градусов (технически -180 совпадает с +180), говорят, что волны находятся в фазе 90 256 против 90 257 . На рисунке B показаны две волны, находящиеся в квадратурной фазе. Волна, изображенная пунктирной линией, опережает волну, изображенную сплошной линией, на 90 градусов.

Фаза иногда выражается в радианах, а не в градусах.Один радиан фазы соответствует примерно 57,3 градусам. Инженеры и техники обычно используют степени; физики чаще используют радианы.

Интервал времени для одного градуса фазы обратно пропорционален частоте. Если частота сигнала (в герцах) определяется как f , то время t град (в секундах), соответствующее одному градусу фазы:

т град = 1 / (360 f )

Время t рад (в секундах), соответствующее одному радиану фазы, приблизительно равно:

т рад = 1/(6.28 ф )

Последнее обновление было в сентябре 2005 г.

Почему мы используем однофазные, трехфазные, почему не 4-, 5-, 6-, 7-, 9-, 11-фазные

Привет, ребята, добро пожаловать обратно в мой блог. В этой статье я расскажу, почему мы используем однофазное и трехфазное питание, почему не 4, 5, 6, 7, 8, 9. 10, 11, 12, 13 и т. д., а также обсудим, какая фаза лучше. использовать.

Если у вас есть какие-либо сомнения, связанные с электрикой, электроникой и информатикой, задайте вопрос.Вы также можете поймать меня в Instagram — Четан Шидлинг.

Также читайте:

Почему мы используем однофазные и трехфазные

Однофазные и трехфазные системы электроснабжения являются двумя наиболее распространенными формами систем электроснабжения. Однофазное питание используется в местах, где требуется меньше энергии, и для питания небольших нагрузок. Когда требуется большое количество энергии, на крупных предприятиях, фабриках и производственных предприятиях используются три фазы.

По-видимому, не существует менее дорогостоящего количества фаз, поскольку общая мощность увеличивается на одно линейное напряжение, умноженное на один линейный ток для каждой добавленной фазы.Десятилетия назад существовали «экономические» обоснования для шестифазных систем, но оправдание для шестифазных систем заключалось в том, что передача мощности могла быть удвоена на ограниченной полосе отвода с использованием одной шестифазной линии электропередачи. Стоит отметить, что линейное напряжение в шестифазной системе такое же, как линейное напряжение.

Одно из наиболее существенных различий между однофазным и трехфазным питанием заключается в том, что однофазное питание имеет только один проводник и один нейтральный провод, тогда как трехфазное питание имеет три проводника и один нейтральный провод.

Благодаря относительно простой и доступной установке однофазное питание используется в большинстве домашних хозяйств и малых предприятий. Трехфазное питание более эффективно и менее затратно в эксплуатации для коммерческих и промышленных организаций с более высоким потреблением электроэнергии.

Подходит для двигателей мощностью до 5 л.с.; однофазный двигатель потребляет значительно больше тока, чем трехфазный двигатель, что делает трехфазное электричество наиболее эффективным вариантом для промышленного применения.

Фазовый угол между линиями передачи в трехфазной системе составляет 360/3=120 градусов. По мере роста числа фаз разность фаз уменьшается, что требует большего количества транспозиций. Это влияет на стоимость установки опоры ЛЭП. Крупные корпорации, а также промышленность и производство используют его по всему миру. Переход от однофазной установки к трехфазной является дорогостоящим, но позволяет использовать меньшую и менее дорогую проводку и более низкие напряжения, что делает ее более безопасной и менее затратной в эксплуатации.Для оборудования, предназначенного для работы от трех фаз, это чрезвычайно эффективно.

Переход от одной фазы к трем приводит к увеличению эффективности на 50 процентов (что может быть использовано для снижения содержания меди на 75 процентов). Увеличение числа фаз сверх этого (бесконечного) приведет лишь к незначительному увеличению эффективности (порядка 7 процентов). Это просто сравнение эффективности. В любом случае, использование трех фаз позволяет вам генерировать в три раза больше мощности, чем однофазный генератор (при условии, что вы генерируете то же напряжение и ток в каждой фазе, что и однофазный генератор) и так далее.

При рассмотрении более высоких фаз, кратных трем, таких как 6, 12 или выше, кривая передачи мощности, например, будет снижаться. Шесть фаз добавляют вдвое больше мощности, чем три фазы, однако двенадцать фаз не добавляют вдвое больше мощности, чем шесть фаз. Более высокие фазы также предъявляют более высокие требования к системе.

Когда мы говорим о текущей инфраструктуре распределения и генерации в Индии, она настроена на три фазы, и увеличение фазы требует изменения структуры генератора.Другая проблема заключается в том, что для передачи шести/девяти фаз требуется больше проводников, полюсная конструкция и все защитное оборудование, а также трансформатор, что затрудняет контроль каждой фазы и обнаружение неисправностей.

Когда мы извлекаем выражение для подачи мощности, мы видим, что в трехфазной системе реактивные компоненты уравновешиваются, и выдается максимальная мощность. Эффективность системы повышается по мере увеличения количества фаз, но также увеличивается стоимость проводников и сложность достижения более высоких фаз (более 3).

Мы можем создать трехфазную систему, просто добавив один дополнительный проводник к однофазной системе. Только в трехфазной системе все фазы обеспечивают одинаковую мощность. Если фазы уравновешены, они смещены под углом 120 градусов. Разница в подаваемой мощности между 3, 4, 6 и 12 фазами минимальна.

Фазы с четным числом не идеальны, так как они могут компенсировать составляющие параметра, что приводит к недостаточной мощности на принимающей стороне. Конструкция трансформатора на 4,5 и более фаз сложна и дорога.

Трехфазное производство и доставка электроэнергии более эффективны, чем двухфазное производство и доставка электроэнергии, что более эффективно, чем однофазное производство и доставка электроэнергии. Точно так же увеличение количества фаз повышает эффективность; например, 4 фазы более эффективны, чем 3 фазы, 5 фаз более эффективны, чем 4 фазы, и так далее. Повышение эффективности по мере увеличения количества фаз связано с тем, что источник питания становится более стабильным по мере увеличения количества фаз.

Однофазный источник питания будет иметь нулевую мгновенную мощность два раза за цикл, но нулевой мгновенной мощности не будет в случае 3-фазного питания и более высоких номеров фаз, что приведет к более плавной подаче мощности по мере увеличения количества фаз. Несложно подсчитать, что трехфазная доставка на 150 % эффективнее однофазной. Это наилучший вариант, поскольку повышенная эффективность использования большего количества фаз не оправдывает дополнительной сложности использования большего количества фаз.

Мы выбрали трехфазные системы, потому что крутящий момент больших трехфазных двигателей и генераторов является постоянным, что исключает колебательные моменты, которые могут повредить огромные валы двигателя или генератора, как я объяснял ранее.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.